Vorrichtung zum Sanieren von gemauerten Kanälen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sanieren von gemauerten Kanälen, die sich schrittweise automatisch in Längsrichtung des Kanals bewegt, mit der Kanalwand verstemmt, ihre Position zu den in der Kanalwand befindlichen Fugen erkennt und diese bearbeitet.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 04 589.0 bekannt.

Zur schrittweisen Vorwärtsbewegung einer Vorrichtung gemäss G 90 04 589.0 soll diese als ein Spreizschreitwerk ausgebildet sein, worunter gemäss der Beschreibung der technischen Lösung zwei mit Abstand voneinander angeordnete, jeweils mit einer Verstemmeinrichtung und seitlichen Stützrädern versehe Spreizrahmen, die über eine zwischengeschaltete Zylinderkolbenanordnung miteinander verbunden sind, zu verstehen ist. Die wechselweise um jeweils eine Hublänge der Zylinderkolbenanordnung in Längsrichtung (mit konstantem Richtungssinn) des Kanals bewegten Spreizrahmen haben dabei beide ständigen Kontakt mit dem Kanalboden. Damit die Vorrichtung auch einer gekrümmten Längsrichtung des Kanals folgen kann, ist der vorlaufende Spreizrahmen, dessen Laufrichtung für die Laufrichtung der gesamten Vorrichtung bestimmend ist, mit der Zylinderkolbenanordnung über ein Drehgelenk verbunden. So kann theoretisch der vorlaufende Spreizrahmen, geführt durch die an einer Seite der Kanalwand abrollenden seitlichen Stützräder, der Längsrichtung des Kanals folgen. Praktisch jedoch wird dessen Laufrichtung nicht nur durch die Kontur der Kanalwand, sondern auch durch die Oberflächenform des Kanalbodens bestimmt. So kann insbesondere quer zur Laufrichtung ein Zwang entstehen. Die praktisch auftretenden zum Teil erheblichen Bodenunebenheiten können zu erheblichen Abweichungen der Laufrichtung des vorlaufenden Spreizrahmens gegenüber der Längsrichtung des Kanals führen. Die Folge kann ein Rauslaufen der Vorrichtung aus der Längsrichtung des Kanals und damit Verkanten der Vorrichtung im Kanal sein. Die Funktionsfähigkeit einer solchen Prinziplösung für den vorgesehenen Zweck ist dadurch grundsätzlich in Frage gestellt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der beschriebenen Art derart zu verbessern, dass der vorlaufende Rahmen zwangsfrei und unbeeinflusst von der Oberflächenform des Kanalbodens in Längsrichtung des Kanals bewegt wird, um

somit eine sichere Bewegung der Vorrichtung in Längsrichtung des Kanals zu garantieren.

Diese Aufgabe wird für eine erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen dadurch gelöst, dass der vorlaufende Spreizrahmen (nachfolgend Schreitkopf 5) während der Vorwärtsbewegung des Kolbens, der zur Bewegung der Vorrichtung wirkenden Zylinderkolbenanordnung (nachfolgend Hubzylinder 45), auf mittelbar mit dem Kolben verbundenen Aufnahmeachsen 31 geklemmt ist. In der Verbindungskette zwischen dem Kolben des Hubzylinders 45 und den Aufnahmeachsen 31 befindet sich eine Kupplung 11, die im gelösten Zustand einen Querversatz der Aufnahmeachsen 31 zur Hubrichtung zulässt und damit eine Führung des Schreitkopfes 5 entlang einer gekrümmten Kanalwand gestattet. Der Schreitkopf 5 ist somit mittelbar mit dem Kolben des Hubzylinders 45 über eine Verbindung mit einem Freiheitsgrad verbunden und kann in Richtung dieses Freiheitsgrades bei Kontakt mit der Kanalwand zwangsfrei gelenkt werden.

Damit auch die Bewegung des nachlaufenden Spreizrahmens (Grundkörper 1), welcher mit dem Zylinder des Hubzylinders 45 starr verbunden ist und sich während seiner Vorwärtsbewegung an seinem Kolben vorwärts zieht, zwangsfrei erfolgen kann, ist der Kolben während dieser Bewegung nur in Hubrichtung fixiert, d. h. der Kolben ist mit einem Fixpunkt über eine Verbindung mit fünf Freiheitsgraden verbunden. Diese Fixierung wird durch ein Zugseil 44 realisiert, welches mit seinem einen Ende mittelbar am Kolben und mit seinem anderen Ende mit dem von den Aufnahmeachsen 31 gelösten und mit der Kanalwand verstemmten Schreitkopf 5 verbunden ist. Der Grundkörper 1 kann somit bei Einleitung der Hubbewegung zwangsfrei den Unebenheiten des Kanalbodens ausweichen.

Die zwangsfreie Führung des Schreitkopfes 5 und des Grundkörpers 1 gewährleisten eine sichere Bewegung der Vorrichtung entlang der Längsrichtung unabhängig von der Oberflächenform des Kanalbodens.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil ergibt sich für eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, dass der Hubzylinder 45 nicht nur als Antrieb für die Vorwärtsbewegung der Vorrichtung dient, sondern auch die translatorische Bewegung des Arbeitskopfes 8 in seinem Arbeitsbereich ermöglicht.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu zeigen in den Zeichnungen :

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der gesamten Vorrichtung in Seitenansicht Fig. 2 die hälftige Zentriereinrichtung 3 und die hälftige erste Verstemmeinrichtung 4 in perspektivischer Darstellung Fig. 3 die Kupplung 11 in perspektivischer Darstellung Fig. 4 den Schreitkopf 5 in Vorderansicht Fig. 5 den Arbeitskopf 8 in perspektivischer Darstellung und Fig. 6 ein Funktionsschema der gesamten Vorrichtung.

Die Vorrichtung stellt im weitesten Sinne ein Spreizschreitwerk dar, welches sich in Längsrichtung des zu sanierenden Kanals vorwärts bewegt, indem ein Grundkörper 1 und ein mit diesem in Verbindung stehender Schreitkopf 5 wechselweise im Kanal verstemmt und um eine Hublänge L vorwärts bewegt werden.

In Fig. 1 ist die Zusammenstellung der Hauptbaugruppen dargestellt.

Der Grundkörper 1 besteht im wesentlichen aus einer Zentriereinrichtung 3, von der in Fig. 1 lediglich die aus dem Gehäuse des Grundkörpers 1 seitlich herausragenden Stützrollen 12 sichtbar sind, einer ersten Verstemmeinrichtung 4, von der ebenfalls nur die seitlich herausragenden ersten Verstemmkrallen 13 sichtbar sind, einer Rolleinrichtung 2 sowie dem Hubzylinder 45, der mit dem Grundkörper 1 fest verbunden ist.

Die Verbindungsgruppe 10 besteht aus der mit dem Kolben des Hubzylinders 45 verbundenen Hauptachse 27, zwei Führungsstangen 9 und einer Kupplung 11.

Ein Schreitkopf 5 ist über ein Zugseil 44 mit der Kupplung 11 ständig und durch Klemmung auf den an der Kupplung 11 befestigten Aufnahmeachsen 31 zeitweise verbunden.

An dem in Schreitrichtung SR hinten befindlichen Ende der Hauptachse 27 befindet sich ein Arbeitskopf 8, der durch einen nicht dargestellten Drehantrieb mit der Hauptachse 27 während des Arbeitsprozesses rotiert.

Die Linearantriebe der Vorrichtung können hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Zylinder-Kolben-Anordnungen oder aber elektrische Linearantriebe

sein. Sie sind im Ausführungsbeispiel als Hubzylinder 45, Abstandszylinder 17, Zentrierzylinder 18 und Klemmzylinder 35 benannt.

Nachfolgend sollen die einzelnen Baugruppen der Vorrichtung in ihrem Aufbau und ihrer Funktion erläutert werden.

Die am Grundkörper 1 befindliche Rolleinrichtung 2 (siehe Fig. 1 und 6) besteht aus zwei Festrädern, die in Schreitrichtung SR vorn, und einem Losrad, das in Schreitrichtung SR hinten, am Boden des Grundkörpers befestigt sind. Eine derartige konstruktive Lösung ist in sich zwangsfrei, da nur die beiden dicht nebeneinander angeordneten Festräder für eine Führung des Grundkörpers 1 entsprechend der Oberflächenform verantwortlich sind. Das Losrad läuft wilikürlich nach. Die Entscheidung zu zwei kleineren Festrädern, statt eines dafür notwendigerweise größeren Festrades, erfolgt zu Gunsten einer tieferen Lage der Vorrichtung.

In Verbindung mit dem Grundkörper 1 steht die Verbindungsgruppe 10 (siehe Fig. 1 und 6). Sie besteht im wesentlichen aus der Hauptachse 27, zwei in gleicher Richtung ausgerichteten Führungsstangen 9, Mitnehmerelementen 28, die eine Verbindung der Hauptachse 27 mit den Führungsstangen 9 in Achsrichtung herstellen und einer die Führungsstangen 9 mit zwei Aufnahmenachsen 31 verbindenden Kupplung 11.

Die Hauptachse 27 ist über den Hubzylinder 45 mit dem Grundkörper 1 verbunden, so dass bei Einleitung der Hubbewegung die Hauptachse 27 gegenüber dem Grundkörper 1 oder umgekehrt der Grundkörper 1 gegenüber der Hauptachse 27 um den Hubweg L verschoben werden. Bei einer Verschiebung der Hauptachse 27 entlang dem Hubweg L werden die Führungsstangen 9 mitgenommen, hingegen wird eine Drehbewegung der Hauptachse 27, wie sie während des Arbeitsprozesses erfolgt, nicht auf die Führungsstangen 9 übertragen. Bei festgestellter Kupplung 11 sind die Führungsstangen 9 fest mit den Aufnahmenachsen 31 verbunden, während bei gelöster Kupplung 11 die Aufnahmeachsen 31 in der von ihnen aufgespannten Ebene versetzbar sind.

Die am Grundkörper 1 des Weiteren befindliche Zentriereinrichtung 3 und die erste Verstemmeinrichtung 4 sind in Fig. 2 jeweils hälftig auf eine Grundplatte 22 montiert detaillierter dargestellt. Spiegelsymmetrisch zur eingezeichneten Strich- Punkt-Linie A ist die jeweils andere Hälfte der Einrichtungen angeordnet.

Über die Zentriereinrichtung 3 wird der Grundkörper 1 gegenüber den Kanalwänden zentriert und anschließend mittels der Verstemmeinrichtung 4 in dieser Stellung fixiert.

Zu einer Hälfte der Zentriereinrichtung 3 gehören zwei Führungsgehäuse 14, in denen jeweils eine Zentrierachse 15 geführt ist. Am freien Ende der Zentrierachsen 15 ist jeweils mittelbar eine Stützrolle 12 befestigt. Am anderen Ende sind die Zentrierachsen 15 über ein Drehgelenk mit je einem Ende eines Zentriergestänges 16 verbunden, dessen drittes Ende als Kolben eines Abstandszylinders 17 ausgebildet ist, der wiederum mit dem Kolben eines Zentrierzylinders 18 mittelbar starr verbunden ist. Zur funktionellen Entkopplung von Abstandszylinder 17 und Zentrierzylinder 18 ist zwischen diesen ein Mitnehmer 19 eingebracht, welcher fest mit einer Klemmachse 20 verbunden ist, die in einer Klemmeinrichtung 21 geführt und geklemmt wird. Der Zentrierzylinder 18 und die Klemmeinrichtung 21 sind auf der Grundplatte 22 zueinander parallel angeordnet montiert, sowie die hierzu um 90 °C versetzten, zueinander fluchtend angeordneten Führungsgehäuse 14. Die Zentriereinrichtung 3 hat zum einen die Funktion, den Grundkörper 1 vor dem Verstemmen mit den Kanalwänden kanalmittig auszurichten. Zum anderen wird der Grundkörper 1 während seiner Vorwärtsbewegung über die einerseits oder die andererseits befindlichen Stützrollen 12 an der Kanalwand zwanglos geführt.

Jeweils eine Hälfte der ersten Verstemmeinrichtung 4 besteht aus einem zu den Führungsgehäusen 14 parallel angeordneten Führungselement 23, in dem zwei Grundkörperverstemmachsen 24 mit entgegengesetztem Richtungssinn geführt sind. An den aus dem Führungselement 23 herausragenden Enden der Grundkörperverstemmachsen 24 befinden sich erste Verstemmkrallen 13. Die Grundkörperverstemmachsen 24 sind über Mitnehmerstangen 25 mit je einem Kolben eines ersten Doppelzylinders 26 verbunden. Durch die ausschließliche Verbindung des ersten Doppelzylinders 26 mittelbar mit den Grundkörperverstemmachsen 24, d. h. eine schwimmende, parallele Lagerung zum Führungselement 23, wird die von den Doppelzylindern 26 ausgeführte Hubbewegung zwanglos auf die Grundkörperverstemmachsen 24 übertragen.

Die Kupplung 11 ist in Fig. 3 genauer dargestellt und besteht aus einem ersten Rahmen 29, der fest mit den Führungsstangen 9 verbunden ist und einem zweiten Rahmen 30, der fest mit zwei Aufnahmeachsen 31 verbunden ist. Die beiden Rahmen 29 und 30 sind miteinander über vier beidseitig drehbar gelagerte Schwenkleisten 32 in Form eines Parallelogramms verbunden. Mittels einer Klemmeinheit 33, kann die Kupplung 11 festgestellt und gelöst werden. Bei

festgestellter Kupplung 11 sind die Führungsstangen 9 und die Aufnahmeachsen 31 mittelbar starr verbunden. Bei gelöster Kupplung 11 entsteht zwischen den Führungsstangen 9 und den Aufnahmeachsen 31 eine Bewegungsfreiheit in einer Ebene, die beim Schreiten in gekrümmten Kanälen eine Ausgleichsbewegung zwischen Schreitkopf 5 und Grundkörper 1 zulässt.

In Fig. 4 ist die Vorderansicht des Schreitkopfes 5 dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 46, der mittels einer Klemmeinrichtung 6 auf den Aufnahmeachsen 31 geklemmt werden kann. Die Klemmeinrichtung 6 besteht aus vier Klemmbacken 34, die mittels Klemmzylinder 35 vertikal zu den Aufnahmeachsen 31 bewegt werden.

Am äuBeren Umfang des Rahmens 46 befinden sich eine im Aufbau und in ihrer Funktionsweise der ersten Verstemmeinrichtung 4 entsprechende zweite Verstemmvorrichtung 7 und zwei Führungsrollen 36 mit einem festen Achsabstand zum Rahmen 46.

In Fig. 5 ist der Arbeitskopf 8 dargestellt. Dieser besteht aus einem Schlittenbett 37, welches mit der Hauptachse 27 fest verbunden ist, einem Schlitten 38, der auf dem Schlittenbett 37 radial zur Hauptachse verschiebbar ist und an dem Schlitten 38 je nach Bedarf befestigte Geräte oder Werkzeuge. Im Ausführungsbeispiel sollen das eine Schneiddüse 39 und eine Kamera 41 sein. Zusätzlich oder alternativ können hier andere Werkzeuge zur Bearbeitung der Kanalwände angeordnet sein. Dies könnten beispielsweise Werkzeuge zum Räumen, Säubern, Verfüllen oder Glätten der Fugen sein oder auch solche zum Reinigen oder Beschichten der Kanaloberfläche.

Die Schneiddüse 39 ist über eine Schneiddüsenachse 40 und die Kamera 41 ist über eine Kameraachse 42 mit dem Schlitten 38 verbunden.

Am Schlitten 38 sind darüber hinaus Antriebsmotoren 43 befestigt, mit denen die translatorische Bewegung des Schlittens 38 als auch die Drehbewegungen der Schneiddüseachse 40 und der Kameraachse 42 erzeugt werden.

Während des Arbeitsprozesses ist der Grundkörper 1 mit der Kanalwand verstemmt, der Schreitkopf 5 ist auf den Aufnahmeachsen 31 geklemmt, die Kupplung 11 ist gelöst und die Hauptachse 27 bewegt sich in einem Arbeitsbereich gleich der Hublänge L, vorgegeben durch den Hub des Hubzylinders 45.

Durch einen gesteuerten Bewegungsablauf der Hauptachse 27, d. h. Drehung und Verschiebung im Arbeitsbereich, des Schlittens 38, d. h. Verschiebung in radialer

Richtung zur Hauptachse 27, sowie der Drehung der Kamera 41 um die Kameraachse 42 bzw. die Drehung der Schneiddüse 39 um die Schneiddüsenachse 40 wird eine optimale Bilderfassung bzw. eine optimale Bearbeitung der Kanalwände in einem vorgegebenen Arbeitsabschnitt des Kanals möglich.

Um jeweils nach fertiger Bearbeitung eines solchen Arbeitsabschnittes die Vorrichtung zur Bearbeitung des nächsten Arbeitsabschnittes zu positionieren, muss die Vorrichtung um eine Hublänge L vorwärts bewegt werden. Diese Vorwärtsbewegung läuft wie folgt ab.

Nach Beendigung des Arbeitsprozesses wird die Hauptachse 27 in jene Endlage gebracht, in welcher der Arbeitskopf 8 dem Grundkörper 1 am nächsten steht, d. h. die Hauptachse 27 und somit die gesamte Verbindungsgruppe 10 sind maximal in Bewegungsrichtung der Vorrichtung nach vorn bewegt. Damit der Schreitkopf 5 bei dieser Verschiebung auch in einem gekrümmten Kanal eine ausreichende Bewegungsfreiheit hat, ist die Klemmeinheit 33 an der Kupplung 11 gelöst, so dass bei Kollision der Führungsrollen 36 des Schreitkopfes 5 mit der Kanalwand, der Schreitkopf 5 eine Ausweichbewegung ausführen kann.

Jetzt wird der Schreitkopf 5 mit der Kanalwand verstemmt. (Die Verstemmung läuft analog der Verstemmung des Grundkörpers 1 ab, wie sie an späterer Stelle ausführlich beschrieben wird.) Anschließend werden die Klemmzylinder 35 aktiviert und die Klemmbacken 34 voneinander wegbewegt, so dass die Klemmung gelöst wird. Der Schreitkopf 5 ist jetzt mit der Kupplung 11 nur noch über das Zugseil 44 verbunden.

Durch die Einleitung der Hubbewegung des Hubzylinders 45 strafft sich das Zugseil 44 und anschließend zieht sich der Grundkörper 1 in Schreitrichtung SR um die Hublänge L nach vorn.

Anschließend wird der Grundkörper 1 in der neuen Position zwischen den beiden Seiten der Kanalwand zentriert und verstemmt, was wie folgt abläuft.

In der Ausgangslage befinden sich die Kolben der Zentrierzylinder 18 in einer mittleren Stellung, wie sie sich aus dem vorhergehenden Zentriervorgang ergeben hat. Die Kolben der Abstandszylinder 17 befinden sich in ihrer eingefahrenen Endlage. Die Klemmachse 20 ist in der Klemmeinrichtung 21 geklemmt. Die beiden Kolben der ersten Doppelzylinder 26 befinden sich ebenfalls in ihrer eingefahrenen Endlage, so dass sich die ersten Verstemmkrallen 13 in ihrer gehäusenahesten Stellung befinden.

Zur Zentrierung werden nun die Kolben der Abstandszylinder 17 in ihre ausgefahrene Endlage bewegt und fixiert, wodurch die Stützrollen 12 orthogonal zur Hubrichtung um einen definierten Weg zur Kanalwand hin verschoben werden. Anschließend werden die Klemmeinrichtungen 21 ge ! öst und die Kolben der Zentrierzylinder 18 mit den Abstandszylindern 17 in Richtung ihrer ausgefahrenen Endlage verschoben, bis die Stützrollen 12 beidseitig zur Anlage an die Kanalwand kommen.

Durch das Ausfahren der Kolben der ersten Doppelzylinder 26 werden die Grundkörperverstemmachsen 24 zur Kanalwand hin verschoben, bis die Verstemmkrallen 13 fest an der Kanalwand anliegen. Nachdem die ersten Doppelzylinder 26 in dieser Stellung festgestellt sind, werden die Klemmeinrichtungen 21 geschlossen, wodurch die Abstandszylinder 17 wieder lagegesichert werden. Die Kolben der Abstandszylinder 17 werden zurück in ihre eingefahrene Endlage bewegt, so dass die Stützrollen 12 nach jedem erneuten Zentrier-und Verstemmvorgang den gleichen Abstand von der Kanalwand haben, unabhängig von der jeweiligen Kanalbreite. Dies ist von besonderer Bedeutung für die Vorwärtsbewegung des Grundkörpers 1, um dessen maximal zulässige Verkippung einzuhalten.

Nachdem der Grundkörper 1 im Kanal wie beschrieben verstemmt ist, wird der Schreitkopf 5 auf den Aufnahmeachsen 31 geklemmt und seine Verstemmung gelöst.

Der Arbeitsprozess kann beginnen, dabei wird die Lage des Schreitkopfes 5 gegenüber der Verbindungsgruppe 10 durch die Feststellung der Kupplung 11 mittels der Klemmeinheit 33 fixiert. Somit ist abgesichert, dass der Schreitkopf 5 bei der Verschiebung der Hauptachse 27 während des Arbeitsprozesses im nunmehr zu bearbeitenden Kanalabschnitt nicht mit der Wand kollidieren kann.

Vorteilhafterweise wird als Schneidwerkzeug kein mechanisches Werkzeug verwendet, sondern die Fugen werden mittels eines Hochdruckwasserstrahles geräumt. Bei einem solchen Verfahren entstehen keine auf das Werkzeug und somit auf die gesamte Vorrichtung rückwirkenden Reaktionskräfte. Dies gestattet die Vorrichtung insgesamt kleiner und leichter zu dimensionieren. Der modulare Aufbau der Vorrichtung erlaubt bei Bedarf die Einbringung der in einzelnen Modulen untergebrachten Baugruppen nacheinander in den Kanal und damit auch durch kleine Kanalöffnungen und eine anschließende Montage im Kanal.

Mit nur einem Antrieb, nämlich dem Hubzylinder 45, wird sowohl der Arbeitskopf 8 während des Arbeitsprozesses innerhalb eines Arbeitsabschnittes über eine Länge gleich der Hublänge L, verschoben als auch die Bewegung des Grundkörpers 1 und des Schreitkopfes 5 um jeweils die Hublänge L realisiert. Dies ermöglicht außerdem eine sehr genaue Anbindung der einzelnen Arbeitsabschnitte.

Bezugszeichen 1Grundkörper 2 Rolleinrichtung 3 Zentriereinrichtung 4 erste Verstemmeinrichtung 5 Schreitkopf 6 Klemmeinrichtung <BR> <BR> <BR> 7 zweite Verstemmeinrichtung 8 Arbeitskopf 9 Führungsstangen 10 Verbindungsgruppe 11 Kupplung 12 ! ! en 13 erste Verstemmkrallen 14 Führungsgehäuse 15 Zentrierachse 16 Zentriergestänge 17 Abstandszylinder 18 Zentrierzylinder 19 Mitnehmer 20 Klemmachse 21 Klemmeinrichtung 22 Grundplatte 23 ! ement 24 Grundkörperverstemmachsen 25 Mitnehmerstange 26 erster Doppelzylinder 27 Hauptachse 28 Mitnehmerelemente 29 erster Rahmen 30 zweiter Rahmen 31 Aufnahmeachsen <BR> <BR> <BR> 32 Schwenkleisten<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 33 Klemmeinheit 34 Klemmbacken 35 Klemmzylinder

36 Führunsrollen 37 Schlittenbett 38 Schlitten 39 Schneiddüse 40 Schneiddüsenachse 41 Kamera 42 Kameraachse 43 Antriebsmotoren 44 Zugseil 45 Hubzylinder 46 Rahmen SR Schreitrichtung L Hublänge